【ACAIC 2025】热分析与联用仪器:前沿创新与产业发展论坛举办

2025/11/13 | 分析仪器

       为了促进国内热分析与联用仪器研发与应用水平的提升,2025年11月8日,由沈阳化工大学联合中国计量大学共同组织举办了“热分析与联用仪器:前沿创新与产业发展”论坛,来自全国各地的50多位热分析技术研究人员参会交流。

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沈阳化工大学校长许光文教授出席会议并致辞

       许光文教授在致辞中强调了热分析技术与仪器在科学研究中的关键作用,并指出,国内热分析仪器需求高度依赖进口产品,希望国内科研机构与企业能够团结合作、整合资源,共同提升国产热分析仪器的技术水平,保障其在科研与工业应用中的可靠性和准确性。

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会议现场

       本次论坛主题紧扣紧扣 “多技术融合” 核心,深入探讨了热分析技术与质谱、红外光谱、气相色谱等联用领域的前沿进展,全面展现了热分析技术在锂电池安全、相变材料、含能材料、低空经济等关键领域的应用价值,共同展望了人工智能在仪器研制、数据处理、量热技术中的应用前景。

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沈阳化工大学校长 许光文教授

从热分析到热化学分析

       许光文教授表示,热分析和热化学分析有着很大的差别,热分析是已经获得广泛认可的方法与仪器,热化学分析的内涵是测试反应特性,是学术界和工业界广泛认可的交叉分析方法,目前还没有统一界定的标准定义。现代热化学分析在反应产物演变生成过程的表征中,面临着无等温快速转化器、快速反应与慢速检测不匹配等挑战,这也是当前该领域的研究热点与难点。对此,许光文教授建立了微型流化床方法,并基于该方法构建了快速热化学反应过程分析系统,目前该系统在复合 MOFs 材料热分解反应机理、菱镁矿煅烧反应机理等领域已实现了较好应用。

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四川大学分析仪器研究中心 段忆翔教授

创新型质谱技术与仪器的研发及其在气液相样品分析中的应用

       质子转移反应-飞行时间质谱(PTR-TOF MS)技术具备无需前处理、高灵敏度全谱分析、连续进样、0.1s 快速分析、结构简单、基本无耗材的核心优势,在环保、科研、工业等领域实现了良好应用。段忆翔教授在报告中分享了PTR-TOF MS技术在VOCs实时走航监测、甲醇泄露监测、恶臭气体走航监测、藻类代谢早期预警等场景的实践案例,其团队自研的PTR-TOF MS呼出气检测质谱仪,凭借高灵敏度、高分辨率,可以实现VOCs瞬时多组分检测,在代谢组学研究、疾病检测及癌症早筛等领域展现出了良好应用前景。

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中国科学技术大学火灾安全全国重点实验室 王青松研究员

磷酸铁锂电池热失控产热机理分析研究

       王青松研究员采用多尺度实验方法分析磷酸铁锂电池热失控产热来源,通过DSC分析材料稳定性与产热,通过TG-MS-IR探究高温原位产气及正极晶型变化,结合Kissinger动力学分析定量获取主要副反应的活化能等关键参数,借助绝热加速量热实验在材料研究基础上,深入分析电芯层级热失控产热机理,揭示电芯结构对热失控传播路径和产热速率的影响,最终建立了从材料到电芯的多尺度产热机理。随着磷酸铁锂电芯容量与尺寸持续增大,后续将通过实验与仿真相结合,进一步研究模组和电池包层级多物理场耦合下的热失控传播机制与抑制策略。

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中国科学院上海微系统与信息技术研究所 许鹏程研究员

芯片式热分析与原位红外光谱联用技术的研究进展

       许鹏程研究员根据芯片化变革创新思路,研发出了具备“称重”与“加热”功能的MEMS器件,打造了新一代芯片化吸附分析/热分析仪,可以全面替代传统热天平、加热炉等笨重部件,仅需纳克级样品,即可完成可视化热重测试。其团队首创的悬臂梁芯片技术,可以颠覆传统热重分析架构;芯片化μTGA仪器使热重性能实现数量级提升;近期实现了cantilever-TGA与 FT-IR原位联用,首次让样品原位同步进行热重与红外实时测量,突破传统联用仅能分析逸出气的局限,已成功应用于共价有机框架(COF)单晶双功能原位工况联合表征。

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安徽中科热仪科技有限公司总经理 曾洪宇(代丁延伟)

人工智能技术在热分析中的应用

       实验方案设计与曲线解析是热分析和量热领域的关键,直接决定实验成败。曾洪宇博士在报告中介绍了AI在热分析仪器研制与智能化升级中的重要作用,包括混合物热重曲线定量分析、机械结构优化等,同时围绕理想AI分析系统构建、未来复杂场景应用展开阐述。曾洪宇博士认为,AI能带来效率提升与精度突破,还将推动热分析领域研发模式变革、人才培养革新及产业化发展,建议充分发挥AI作用、提升产品研发质量。

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中国科学院大连化学物理研究所 史全研究员

相变材料热力学性质测量与研究

       量热学是测定化学反应或物理过程热效应的学科,而相变材料能通过物相变化吸收或释放大量潜热,在储能与控温领域应用前景广泛,其热力学性质的准确测量是开发新型相变材料的重要基础。史全研究员团队研制的绝热量热仪,适用于克级样品相变性质准确测量。他认为,在AI、集成电路等智能化热管理领域,准确可靠的数据是相变材料推广应用的核心。精密量热技术是获取可靠热力学性质的关键手段,需加大对该技术的重视、应用及新技术与仪器的研发力度。

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西南科技大学材料与化学学院 金波教授

等温热分解方法在含能材料中的应用研究

       含能材料是含有爆炸性基团或氧化剂与可燃物、能独立反应并快速释放大量热量和气体的化合物或混合物,其热稳定性直接关系武器弹药的安全性、储存寿命及使用性能。传统DSC、DTA、TG、ARC等非等温热分解研究方法因其温度偏高,难以真实反映含能材料的热安全性能。基于此,金波教授团队建立了等温条件下含能材料热分解的研究方法与装置,并针对PETN、NTO、HMX、CL-20等典型含能材料开展了一系列的热分解规律研究,成功揭示了其等温条件下的热分解机理。

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中国计量大学计量测试与仪器学院 丁炯副教授

热分析量热仪器研制过程中的人工智能应用——以差示扫描量热仪校准为例

       传统差示扫描量热法(DSC)校准依赖标准物质的温度外推与线性校正,存在校准点稀疏、与实际实验条件强相关、效率低下的问题,且基于零阶或一阶模型难以修正未知系统误差。机器学习已广泛应用于热分析与量热学领域,在复杂动力学数据拟合、多组分参数反演及热分析信号预测中展现出高精度,但直接用于DSC校准的研究仍较有限。为此,丁炯副教授提出了基于机器学习的校准方法,通过建立实验信号与参考数据的映射关系,突破传统方法对线性假设和条件依赖的限制,显著提升了DSC测量的可靠性与重复性,具备良好的可扩展性和对复杂实验环境的适用性。

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耐驰科学仪器(上海)有限公司 曾智强博士

热分析的智能化转型:数据采集、分析与工业化应用

       随着热分析技术推广,传统操作的痛点愈发明显,不仅方法设置与数据分析高度依赖操作人员经验,分析还局限于峰温、热焓、失重量等简单指标,对材料研发和工艺优化的指导作用有限。曾智强博士介绍了德国耐驰热分析智能化探索:通过 “智能模式” 简化操作界面,兼顾标准化与定制化测试需求;借助“AutoEvaluation”功能实现热分析谱图自动计算,推出业界首个谱图自动检索工具“Identify”,近年来引入AI技术后,更研发出业界首个基于大数据的DSC谱图识别系统,助力聚合物成分分析。

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西安近代化学研究所 王晓红研究员

热分析仪器及其应用

       王晓红研究员在报告中系统介绍了DSC、TG、LFA、ARC等热分析仪器的分类、原理与结构,分享了其在材料科学、化学反应监测等领域的应用实例。她表示,国内热分析仪器市场以进口产品为主导,国产热分析仪器研发面临着经费不足、基础研究不深入、缺乏核心原理和技术、核心加工能力不足、研发与需求配套脱钩等挑战。热分析仪器正在向生产在线检测、全自动智能测量、多技术联用等方向发展,未来在AI技术大背景下,应着力推动原创技术研发与市场需求对接。

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中国科学院工程热物理研究所 夏红德研究员

热分析联用技术的进阶:基于摩尔计量的矢量化与智能化

       热分析及其联用技术的发展主流是通过获取高维反应过程信息,解决复杂热反应体系分析问题,但现有技术受总包分析思维局限,难以实现对复杂反应过程的有效客观解析。针对该痛点,夏红德研究员团队基于摩尔计量,重构了热分析联用技术的质量与热力学矢量化联立方程组,厘清了各类检测表观信号与反应过程本征信息的内在物理逻辑,建立了非线性矢量化映射关系,并利用随时间动态变化的冗余信息实现反应过程智能化解析,最终发展出以摩尔计量为核心、物理守恒关系为约束、AI算法为技术手段的智能化热分析联用技术。

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梅特勒托利多科技(中国)有限公司 李雄产品主管

热重-红外-气质联用在材料热裂解气体产物的定性定量分析

       根据热重或者同步热分析实验曲线,无法识别或表征测量过程中释放的气态产物的性质,因此在实际应用中,通常将热重、同步热分析技术与气体分析技术联用来满足逸出气体分析技术EGA的实验需求。气体分析技术中,包括红外、质谱、气质在内的多种检测技术已被广泛用于聚合物、电池材料、催化剂、生物能源和石化产品等材料的热裂解气体定性定量分析中。李雄在报告中重点从热重-红外-气质联用的特色结构和应用角度,多维度呈现了其在材料热裂解气体产物的定性定量分析优势。

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中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 孟苏高工

量热技术在核、低空经济等领域的需求与应用

       孟苏高工团队在稳态热功率测量与校准技术上的研究取得了一系列进展,包括标准热功率发生装置的设计与评价、稳态热功率测量装置的原理设计、标定及不确定度评定等工作;高能量密度电池是飞行器关键部件,电池热失控是安全核心制约,量热技术则是热管理系统精细化设计的必要手段,该领域对量热技术提出五大要求,即模拟宽域快速变化的环境温度与充放电倍率、复杂工况下精准高可信度测量、适配异形结构电池、模拟复杂气候条件、符合适航认证标准。

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西安北方庆华机电集团有限公司 杨爱武高工

热分析与红外/质谱/气相联用在反应特性研究中的应用

       杨爱武高工重点介绍了热分析与红外、质谱、气质等选择性组合联用技术在反应特性研究中的应用,系统阐述了以TG-DSC为核心的热分析-红外-气质四联用技术及其八种组合方式。同时,她还结合原位红外联用技术,深入探讨了热反应特性的全面解析方法,并通过高分子稳定性、煤热解等实际案例,展示了综合联用技术在实时模拟反应过程及反应动力学研究中的实际应用价值。杨爱武高工表示,该技术体系在反应过程监测、官能团识别等方面展现出强大的分析能力,不仅拓展了传统热分析的检测维度,也提升了材料在复杂工况下的综合表征水平,为材料开发与性能研究提供了关键的技术支撑。

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西安交通大学生命科学与技术学院 朱含亮助理教授

多尺度皮瓦级微量热芯片及系统研究

       朱含亮教授基于多尺度量热技术创新,设计了MEMS硅基、流道式、液滴式及柔性贴片式量热器件,构建了统一兼容平台,样品尺度覆盖25um-2mm。通过多层热隔离腔室与差分锁相放大电路技术,系统在真空下实现≈6μK温度分辨率,热流检测达皮瓦级;开发的动态热流解析与蒸发-结晶热流算法,可同步获取热曲线与显微形态。目前该成果已用于纳米颗粒光热转换、蛋白结晶热动力学等研究,支撑药物稳定性、分子相互作用等生物领域分析,未来将聚焦提升芯片时空分辨率、集成微流控技术,结合AI优化传感器与数据分析等。

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中国兵器工业集团山东非金属材料研究所 马衍东工程师

热分析与量热技术在部分热防护材料研发中的应用

       热分析与量热技术为军工热防护材料的研发提供了从微观反应机理到宏观性能表征的完整数据链,贯穿于热防护材料设计、研制、评价与优化的全生命周期。马衍东工程师针对部分军工热防护材料研发过程中涉及到的热失重率、比热容等参数的测试方法开展了一系列研究,将基于热分析的数据结果与氧乙炔烧蚀试验等产品考核的结果做了对比分析,最后他对热分析与量热技术在热防护材料领域的新兴测试需求进行了展望。


       近年来,随着国家战略新兴产业需求激增,热分析技术正经历智能化、微型化与多技术联用的深度变革。国内外研究聚焦于开发高精度、宽温区、高稳定性的新型仪器,并推动热分析-质谱、红外光谱、色谱等联用技术突破,以实现物质成分与热行为的同步解析。本次论坛的成功举办,不仅集中展示了热分析与联用仪器领域的前沿技术成果,更搭建了产学研协同创新的重要交流平台。未来,随着 AI、微纳制造等技术与热分析领域的深度融合,期待国产热分析仪器逐步降低进口依赖,在关键领域发挥更核心的支撑作用,推动整个行业朝着更精准、更高效、更智能的方向高质量发展。